工程教育專業(yè)認證背景下的熱工基礎課程教學改革

張學民　李銀然　安周建　王英梅　李壽圖

［摘 要］熱工基礎課程是高等院校機械類和能源動力類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課程，該研究針對工程教育專業(yè)認證背景下熱工基礎課程教學中存在的問題與不足，對熱工基礎課程進行教學改革。文章提出構建模塊化的教學內容和課程體系，采用任務驅動式和項目制相結合的課程教學模式，注重知識的遷移和融合，創(chuàng)新課程評價機制和考核方式，重視學習過程質量監(jiān)控和對學生知識應用能力的考查，使課程教學更加符合工程教育專業(yè)認證背景下高素質工程技術人才的培養(yǎng)要求，取得了良好的教學效果。

［關鍵詞］熱工基礎；工程教育專業(yè)認證；教學改革；評價機制

［中圖分類號］ G642.0；TK121 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）04-0069-03

全球經濟的快速發(fā)展、產業(yè)結構的調整，對工程技術人才的要求越來越高。熱工基礎課程是高等院校理工科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課程，其內容是科學認識熱現(xiàn)象和熱過程的重要基礎。熱能的利用過程實質上是熱量的傳遞、轉換與轉化過程，是自然界中一種非常普遍的現(xiàn)象，與人類社會生產生活息息相關。熱科學及熱過程已經深入滲透到機械、能源、化工、冶金、電子信息、交通、航空、航天等諸多領域，其相關知識是高素質專業(yè)技術人才工程素質的重要組成部分，掌握好其知識是當前工程教育專業(yè)認證背景下高等院校相關專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的必然要求[1-4]。

工程教育專業(yè)認證為新形勢下高等院校的專業(yè)發(fā)展提供了新思路，同時也要求課程教學體系要更加符合人才培養(yǎng)的基本要求，因此，優(yōu)化課程教學體系，創(chuàng)新課程教學模式，全面進行課程教育教學改革勢在必行。熱工基礎課程的教學改革應以國家能源發(fā)展戰(zhàn)略為導向，深入理解和把握未來能源利用與轉換技術的發(fā)展方向。扎實推進工程教育專業(yè)認證背景下熱工基礎課程的教育教學改革是未來復合型人才培養(yǎng)的基本方向，也是創(chuàng)新型高素質專業(yè)技術人才培養(yǎng)的有效途徑[5-6]。

一、熱工基礎課程的教學現(xiàn)狀及其存在的問題

在工程教育專業(yè)認證背景下，熱工基礎課程作為機械類和能源動力類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課程，對新形勢下高等院校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)起著至關重要的作用。熱工基礎課程的內容包括工程熱力學篇和傳熱學篇兩部分。在傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)體系中，這兩部分內容單獨開課，分為工程熱力學和傳熱學，合計120學時，課堂教學所占學時較多，教學時間較為充足。然而，在目前的高等院校人才培養(yǎng)體系中，這兩部分內容整合為一門課程，課程教學過程中這兩部分內容均需獨立講授，且其教學涵蓋了原來工程熱力學課程和傳熱學課程的絕大多數(shù)內容，課程教學內容較多但其教學時間卻縮減為32學時[6-10]。這就導致教師普遍感到課程難教、學生普遍感到課程難學現(xiàn)象的存在[6]。

同時，熱工基礎課程具有內容豐富、知識面廣、獨立性好、系統(tǒng)性強的特點，而當前高等院校不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和側重點不同，不同專業(yè)學生對知識的需求也不同，因此根據(jù)人才培養(yǎng)目標和定位對課程內容進行合理整合，是課程體系建設的重要方面[9-10]。熱工基礎課程教學要求教師在相對緊張的時間內完成熱能利用過程中所涉及的基本概念、基本定律和基本理論的講授。課程教學是人才培養(yǎng)的基礎和支撐，然而，現(xiàn)有的課程教學模式以講授式教學和知識型考核為主，存在學生參與度不高、考核內容缺乏綜合性以及知識能力與現(xiàn)實需求脫節(jié)等問題，對學生創(chuàng)新思維能力和工程實踐能力的培養(yǎng)不足，這就需要針對學生知識能力和人才培養(yǎng)目標來優(yōu)化課程教學內容和課程教學體系，深入推進課程教學模式和評價機制改革，提升課程教學效果，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維、工程實踐能力和知識綜合應用能力。

二、熱工基礎課程的教學改革與實踐

在工程教育專業(yè)認證背景下進行熱工基礎課程的教學改革與實踐，應將理論、實踐、創(chuàng)新融為一體，使工程教育的理念融入課程教學實踐中，通過調整、優(yōu)化和更新課程教學內容，改革和創(chuàng)新課程教學模式，構建“知識講授、自主學習、交流研討、創(chuàng)新實驗、科研訓練、生產實踐”六位一體的教學模式，提升熱工基礎課程的教學效果和學生的工程實踐能力。

（一）模塊化的教學內容和課程體系構建

工程教育專業(yè)認證背景下的課程教學應將學習產出作為重要的評價指標。由于不同專業(yè)人才的專業(yè)基礎、培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方向不同，對知識的需求也不同，因而教師對其課程教學重難點的設計也應該存在差異。比如蘭州理工大學在2017版本科培養(yǎng)計劃的基礎上，秉承持續(xù)改進的理念，堅持需求導向，修訂并完善了2021版培養(yǎng)計劃，構建合理的熱工基礎課程體系和教學內容。針對能源與動力工程、機械電子工程、新能源科學與工程、機械設計制造及其自動化等專業(yè)對熱工基礎課程的知識能力要求，改變傳統(tǒng)課程教學存在僵化雷同的現(xiàn)象，在課程內容設置和課程體系構建方面力求達到學以致用的目的，進一步凸顯專業(yè)特點和行業(yè)需求，突出課程體系的系統(tǒng)性、科學性、綜合性和實踐性特點，創(chuàng)新課程教學體系，優(yōu)化課程教學內容，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和工程實踐能力，為工程教育專業(yè)認證背景下培養(yǎng)符合社會需求的高素質工程技術人才提供良好的基礎保障[11]。

在熱工基礎課程的內容設置方面，比如蘭州理工大學能源與動力工程專業(yè)和機械設計制造及其自動化專業(yè)構建和形成了以“熱力系統(tǒng)—熱力循環(huán)—熱能動力裝置—傳熱過程”為主線的模塊化教學內容，形成了以基礎理論為中心的輻射式課程教學體系。同時，在課程教學中以課堂講授為主，結合智慧樹線上資源，進一步拓寬學生的自主學習渠道，在夯實學生理論基礎的同時強化學生的工程應用能力，既做到了知識面廣，又注重術業(yè)專攻的專業(yè)差異和行業(yè)要求。課程教學過程堅持因材施教、精準施教的理念，針對不同類型、不同專業(yè)和不同層次的人才培養(yǎng)要求，構建不同的課程內容，以促進學生的專業(yè)發(fā)展。

（二）任務驅動式課程教學模式創(chuàng)新

傳統(tǒng)的教學采用的是一種以教師課堂講授為主的灌輸式教學模式，這種模式已無法適應工程教育專業(yè)認證背景下創(chuàng)新型工程技術人才的培養(yǎng)要求。課程教學環(huán)節(jié)作為人才培養(yǎng)的重要載體，應堅持以能力為導向的教育理念和以學生為中心的課程教學原則，探索任務驅動式的課程教學模式，通過教學模式創(chuàng)新，提高學生在課堂教學中的主動性和參與度[6，12]，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新潛力，培養(yǎng)學生的工程思維和實踐能力。

實施任務驅動式課程教學模式，需要合理設計教學過程，引導學生帶著問題去學習和探究，提高學生自主學習的主動性，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維和工程實踐能力。教師在教學過程中要以問題為導向，引導學生將理論知識學習、理解、掌握和消化轉換為利用所學知識解決綜合性實際問題的過程，并基于特定的知識模塊和理論體系，設計相應的學習任務安排學生來完成，進而培養(yǎng)學生的自主學習能力和創(chuàng)新思維。同時通過任務驅動式課程教學模式，讓學生在分析問題和解決問題的過程中，加強對知識點的理解和融會貫通。通過課程教學改革，調動學生的主觀能動性，提高學生學習的興趣，強化學生的創(chuàng)新思維和工程意識，進一步提高學生的知識綜合應用能力和工程實踐能力。

（三）項目制課程教學方式探索

在工程教育專業(yè)認證背景下，如何提高學生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力是高等院校工程技術人才培養(yǎng)的重中之重。比如機械電子工程專業(yè)的熱工基礎課程進行項目制課程教學改革，將引導學生將理論知識的學習和理解寓于工程實踐能力的培養(yǎng)之中，確保學生在課程教學中的主體地位，調動學生學習的主觀能動性，提高學生的自主學習能力和獨立思考問題的能力，培養(yǎng)學生的責任意識和團隊合作精神。充分利用線上資源、案例教學和創(chuàng)新實驗，進一步夯實學生的專業(yè)理論基礎，提高學生的工程實踐能力，切實提升熱工基礎課程教學效果。

在工程教育專業(yè)認證背景下，融入工程思維的教學方式關鍵是要把理論教學的系統(tǒng)性和實踐教學的工程性統(tǒng)一起來。在課程教學過程中，合理利用線上資源和教學案例，將實踐能力培養(yǎng)和工程教育理念緊密結合，通過項目制的課程教學，將課程教學目標與教學內容滲透到利用所學知識解決工程實際問題的探究活動中，以學生能力培養(yǎng)為核心，促進學生全面發(fā)展，推進工程教育專業(yè)認證背景下的課程教學改革，提高人才培養(yǎng)質量。

三、熱工基礎課程教學評價機制改革與實踐

（一）以學生為中心的課程考核改革

課程考核既是一種對課堂教學效果的評價和監(jiān)測手段，也是一種對學生學習過程進行督促和對學習能力進行鑒定的方式[13]。以蘭州理工大學能源與動力工程和機械電子工程專業(yè)的熱工基礎課程為例，通過以學生為中心的課程考核改革，進一步創(chuàng)新考核機制，優(yōu)化考核過程，將教、學、考有機結合起來，在考查學生理論知識掌握程度的同時，更加注重考查學生知識綜合應用能力，切實將課程教學質量的評價和學生能力的培養(yǎng)有機統(tǒng)一起來。同時注重提高學生的課堂參與度和目標達成度，使課程教學過程的考核方式和評價機制更加符合工程教育專業(yè)認證背景下人才培養(yǎng)的基本要求，提高人才培養(yǎng)質量。

（二）以能力考核為導向的課程考核改革

在工程教育專業(yè)認證背景下，熱工基礎課程考核內容應緊密圍繞創(chuàng)新型高素質工程技術人才培養(yǎng)的基本要求，突出對學生知識綜合應用能力和工程實踐能力的培養(yǎng)。比如蘭州理工大學構建了形成性考試與總結性考試相結合的課程評價機制和考核方式，更加注重教學過程的質量監(jiān)控和學生工程實踐能力的培養(yǎng)。在課程考核體系中，形成性考試考查學生對理論知識的綜合應用能力、工程案例分析能力及解決實際問題的能力，主要有專題討論、課后作業(yè)、課外設計等方式，考核形式可靈活選擇；總結性考試主要考查學生對理論知識和基本原理的掌握程度及拓展應用能力。在課程成績的構成中，進一步突出對學生能力的考查和學生學習過程的監(jiān)控，將總結性考試成績所占的比重設置在50%以內，力求將課程考核的重心轉移到學生工程實踐能力上來，提高復合型、創(chuàng)新型工程技術人才的培養(yǎng)質量。

四、結語

熱工基礎課程是高等院校機械類和能源動力類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課程，也是培養(yǎng)工程技術人才的重要課程。蘭州理工大學堅持以學生為中心、產出為導向和持續(xù)改進的基本理念，推進和深化熱工基礎課程的教學改革，構建了模塊化的教學內容和課程體系，實施了任務驅動和項目制相結合的課程教學模式探索，優(yōu)化了課程評價機制和考核方式，突出了對學生知識綜合應用能力的考查，使課程教學更加符合工程教育專業(yè)認證背景下高素質工程技術人才的培養(yǎng)要求，并通過實踐取得了良好的教學效果。

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［責任編輯：龐丹丹］